Cómo se manifiesta la energía interna a escala atómica y molecular?

ÁREA

CIENCIAS GRAD O

11° UNIDAD DE APRENDIZAJE

¿CÓMO TRANSFORMAMOS EL PLANETA?

TÍTULO DEL OBJETO DE

APRENDIZAJE ¿Cómo se manifiesta la energía interna a escala atómica y molecular?

EJE CURRICULAR Ciencia, tecnología y sociedad.

ESTÁNDAR Explico la transformación de energía mecánica en energía térmica.

OBJETIVOS DE

APRENDIZAJE  Explicar los principios teóricos y prácticos de la teoría de la termodinámica.

 Aplicar la teoría cinética de los gases en diferentes contextos.

 Reconocer y valorar la importancia del estudio de la termodinámica involucrada en diversos procesos de producción o en situaciones problémicas cotidianas.

HABILIDADES/

CONOCIMIENTOS  Explica la transformación de energía mecánica en energía térmica.

 Infiere la ley de la conservación de la energía en sistemas cerrados.

 Calcula los cambios en la energía mecánica y el calor en procesos isotérmicos, isobáricos e isocóricos de compresión y expansión en un gas ideal.

 Explica el fenómeno de mezcla entre dos gases ideales como el evento más probable.

 Explica la ley de la conservación de la energía a partir del comportamiento atómico y molecular de la materia.

FLUJO DE

APRENDIZAJE 1. Introducción 2. Objetivos 3. Actividades 4. Actividad 1.

5. Actividad 2.

6. Actividad 3.

7. Resumen 8. Tarea 9. Evaluación

Glosario Bibliografía GUIA DE

VALORACIÓN El estudiante será capaz entender y explicar la transformación de energía mecánica en energía térmica, además de calcular los cambios en la energía mecánica y el calor en procesos isotérmicos, isobáricos e isocóricos de compresión y expansión en un gas ideal.

Etapa Flujo de

aprendizaje Enseñanza/Actividades de aprendizaje Recursos recomendados Introdución Introdución Generación de dióxido de carbono mediante la reacción

de un ácido y una base

Cuando algunos ácidos reaccionan con algunas bases se produce dióxido de carbono como parte de esa reacción. Regulando la cantidad de ácido en contacto con la base, se regula la cantidad de CO

generada, por lo que es perfectamente posible ajustar con precisión la cantidad de CO

Animación

Materiales:

 Bicarbonato de sodio.

 Ácido clorhídrico.

 Matraz kitasato.

 Embudo de decantación.

 Tapón de corcho.

 Palito de madera de balso.

 Pegamento.

 Hoja de papel de colores.

 Chinches.

 Trozo de icopor de 10 cm x 10 cm x 5 cm. (Para la base) Construcción:

 Lo primero que debemos construir es el molino de viento.

Para esto usamos la hoja de papel, el palito de balso y el pegamento. Después de haberlo construido, lo adherimos al palito de balso y lo incrustamos en el trozo de icopor.

 Luego, agregamos al matraz kitasato algo de bicarbonato de sodio, lo tapamos con el corcho y dirigimos la boquilla de salida hacia el molino.

 Para finalizar, llenamos el embudo de decantación con el

ácido clorhídrico. La punta del embudo de decantación

debe quedar dentro del matraz kitasato aislado por el

corcho para evitar la fuga de la reacción.

Socializar las siguientes preguntas:

 ¿Qué relación tiene el movimiento de las aspas del molino de viento con la reacción química observada?

 ¿En qué parte del experimento son evidentes la energía mecánica y la energía térmica?

Comenta tus observaciones y conclusiones con tus compañeros Contenido Actividad 1 Solicitar a los estudiantes realizar las actividades

interactivas propuestas en el recurso, en las que se debe unir el concepto con la definición y completar una frase que se encuentra incompleta.

Une las columnas según corresponda:

Definición Concepto

PROCESO

ISOCÓRICO Proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante.

PROCESO

ISOBÁRICO Proceso termodinámico en el cual la presión permanece constante.

PROCESO ISOTÉRMICO

Proceso termodinámico en el cual la temperatura permanece constante.

Completa las oraciones

Animación,

Multimedia,

Infografía

Una transformación de energía cinética en calor ocurre cuando un automóvil se detiene por la acción de su sistema de frenos, lo cual se evidencia en el calentamiento del sistema al que está sujeta cada llanta. Otra forma de esta transformación ocurre cuando frotamos las manos con el fin de combatir el frío. Este hecho sugiere que parte de la energía cinética asociada a las manos en movimiento se transforma en calor.

Actividad 2 Solicitar a los estudiantes realizar las actividades interactivas propuestas en el recurso de la sopa de letras y falso o verdadero.

Sopa de letras:

 Energía

 Máquina

 Calórica

 Térmica

 Exotérmicas

 Cinética

 Moléculas

 Partículas Falso o verdadero:

 Las reacciones químicas exotérmicas son reacciones que desprenden energía. V

 En los líquidos, las partículas se encuentran en contacto y no pueden desplazarse. Los líquidos tienen una forma y volumen propios, no son compresibles ni expansibles, son relativamente duros y rígidos y su densidad es alta. F

 En los sólidos, las partículas se encuentran muy próximas y pueden desplazarse unas sobre otras, tienen volumen propio, pero se adaptan a la forma del recipiente que las contiene y su densidad es algo menor que la de los líquidos. F

 En los gases, las fuerzas de atracción son muy débiles, las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven en todas las direcciones. V

Animación, Multimedia, Infografía

Actividad 3 Presentar el tema relacionado el aire que inhalamos, Animación,

mostrar algunos ejemplos, dar pautas y supervisar la construcción de la tabla propuesta, con el fin de sintetizar la información.

Atrapa palabras:

La Ley de Boyle se vuelve más relevante cuando se consideran los mecanismos de la respiración. Los pulmones son elásticos, con una estructura como la de un globo y están dentro de una cámara hermética llamada cavidad torácica. El diafragma, un músculo, forma el piso flexible de la cavidad.

Según la Ley de Boyle, la presión dentro de los pulmones disminuye cuando su volumen se incrementa. Esto causa que la presión dentro de los pulmones sea menor que la presión atmosférica. Dicha diferencia de presiones produce un gradiente de presión entre los pulmones y la atmósfera.

En el gradiente de presión, las moléculas fluyen a partir del área de mayor presión al área de menor presión, por el proceso de difusión. Así, al inhalar fluye el aire al interior de los pulmones, hasta que la presión interna es igual a la presión de la atmósfera.

Descubre la palabra:

 El aire está compuesto de varios componentes (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, helio), que nunca condensan en las aplicaciones habituales.

 La psicrometría estudia las propiedades de las mezclas de gases permanentes con vapores condensables.

Presentar a los estudiantes información sobre el aire que inhalamos y solicitarles que completen la frase propuesta y descubran las palabras planteadas en el recurso.

Multimedia, Infografía

Abstract El docente presenta el resumen.

Presentar a los estudiantes el resumen del tema visto,

por medio de una actividad en clase en la que participen. Multimedia

Tarea Tarea

Dar las instrucciones para realizar la tarea propuesta en el recurso:

1- Un termo consta de dos recipientes separados por una zona de vacío. Cada recipiente, así como la zona de vacío, evita una forma de propagación del calor. Por lo tanto, los recipientes del termo cumplen la función de:

a. Propagar el calor más rápido de lo normal.

b. Aislar térmicamente del interior sustancias más calientes del exterior.

c. Aislar térmicamente del exterior las sustancias que hay en el interior, manteniendo la temperatura.

d. Conducir el calor lentamente.

2- Calcula el trabajo que realiza un gas al expandirse desde un volumen inicial de 2 litros a 2026 Kpa, hasta un volumen final de 12 litros, si durante la evolución la temperatura permanece constante.

a. 7260J b. 6360J c. 2670J d. 2760J

3- Calcula hasta qué volumen se dilató un gas ideal que realizó un trabajo de 5000J a presión constante de 2 atm, si su volumen inicial era de 3 litros.

a. 0,0277m

b. 0,277m

c. 0,7702m

d. 0,0267m

4- Elabora un cuadro comparativo entre los procesos

Plataforma,

actividades

imprimibles

termodinámicos.

5- Explica a tus compañeros la diferencia entre estado y proceso.

6- Describe un ejemplo para:

a. Proceso adiabático.

b. Proceso isotérmico.

c. Proceso isométrico.

d. Proceso isobárico.

Evaluación Evaluación 1- Escribe una V si el enunciado es verdadero, o una F si es falso. Justifica tu respuesta.

 La energía interna de un sistema puede aumentar sin necesidad de suministrarle calor. V

 En un proceso isotérmico la temperatura no permanece constante. F

 Un proceso isobárico se produce a presión constante. V

 La energía térmica es la energía asociada al objeto en virtud del movimiento de las moléculas. V

 Un proceso isométrico se da a volumen constante. V

2- Se eleva temperatura de 3,2 g de O

gaseoso desde 10 °C a 130 °C. Si se realiza el proceso a presión constante de 50KPa, calcula el trabajo realizado por el gas.

a. 99,6J b. 90J c. 86J d. 89,6J

3- Calcula el trabajo que realiza un gas contra una presión constante de 2 atm, si evoluciona de un volumen de 4 litros a otro de 24 litros.

a. 4052J b. 3052J c. 40J d. 450.2J

4- Obtén el trabajo que realiza un gas al expandirse desde un volumen inicial de 3 litros a 50,65 Kpa, hasta un

Plataforma, material

imprimible

volumen final de 21 litros, permaneciendo constante la temperatura.

a. 295.7J b. 205.7J c. 95.7J d. 595.2.7J

En los gases las fuerzas de atracción son muy débiles, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven en todas las direcciones. Dado que no hay nada que retenga las partículas próximas entre sí, los gases se expanden hasta llenar el recipiente. Por existir grandes distancias entre ellas, son fácilmente compresibles y su densidad es mucho menor que la de los sólidos y líquidos.

Glossary Glosario  Calor: transferencia de energía térmica debido a una diferencia de temperatura.

 Energía térmica: representa la energía interna total de un objeto: la suma de sus energías moleculares potencial y cinética.

 Humedad absoluta: masa de agua por unidad de volumen de aire.

 Primera ley de la termodinámica: en cualquier proceso termodinámico, el calor neto absorbido por un sistema es igual a la suma del trabajo neto que este realiza y el cambio de su energía interna.

 Proceso isobárico: proceso termodinámico que sucede a presión constante.

 Proceso isocórico: aquel en el que el volumen del sistema permanece constante.

 Proceso isotérmico: aquel en el que la temperatura del sistema permanece constante.

 Termómetro: dispositivo que, mediante una escala graduada, indica su propia temperatura.

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